【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 納合理；結(jié)論有應(yīng)用價(jià)值。 40 2 報(bào)告過(guò)程 準(zhǔn)備工作充分 ,時(shí)間符合要求。 10 3 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。 10 4 答 辯 回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準(zhǔn) 確，深入。 40 總 分 100 答 辯 組 評(píng) 語(yǔ) 答辯組組長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 14 答辯 委員會(huì) 意見 答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日 13 15 61 七 ． 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄表 學(xué)生姓名 袁旭 專業(yè)班級(jí) 數(shù)控 2 班 學(xué)號(hào) 0725012209 設(shè)計(jì) (論文 )題目 普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 答辯時(shí)間 答辯地點(diǎn) 答辯委員會(huì)名單 問題 1 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 2 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 3 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 記錄人簽名 （不足加附頁(yè)） 16 62 問題 4 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 5 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 6 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 7 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 問題 8 提問人： 問題： 回答（要點(diǎn)）： 記錄人簽名 17 7 八 ． 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定總表 學(xué)生姓名： 袁旭 專業(yè)班級(jí)： 數(shù)控 2班 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 16 成績(jī)類別 成績(jī)?cè)u(píng)定 Ⅰ指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) Ⅱ評(píng)閱人評(píng)定成績(jī) Ⅲ答辯組評(píng)定成績(jī) 總評(píng)成績(jī) Ⅰ179。 40%+Ⅱ179。 20%+Ⅲ179。 40% 評(píng)定等級(jí) 18 九 引言 機(jī)床 作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝 備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床 —— 數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及機(jī)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)越的性能和精度以及靈活而多樣化的功能引起世人矚目，并且創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把 刀具呵工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床機(jī)電的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作呵順序動(dòng)作等信息用代碼的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需要的工件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有一下優(yōu)點(diǎn)： 1. 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需要重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件的加工； 2. 加工精度高； 3. 生產(chǎn)效率高； 4. 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件； 5. 良好的經(jīng)濟(jì)效 益； 6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化； 數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化 .多軸化 .復(fù)合化 .精密化進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需求。 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的 1/10 左右，差距太大，急待改造。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具 19 有一定的 自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 隨著數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、 PC 技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需求量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需求，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。 1984 年，我國(guó)開始 生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展呵普及。所以說(shuō)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例具有典型性呵實(shí)用性。 十 總體方案設(shè)計(jì) 對(duì) CA6150 車床數(shù)控改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造成為 CNC裝置控制的能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，將刀架改造成為能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架。這樣，利用 CNC裝置，車床就可以按照預(yù)先輸入的加工程序進(jìn)行切削加工。由于切削參數(shù)，切削次數(shù)和刀具的選擇都可以有程序控制和調(diào)整，再加上縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給的聯(lián)動(dòng)功能，數(shù)控化改造 后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)切削，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度，還能適應(yīng)小批量，多品種復(fù)雜零件的加工。 總體方案的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式、伺服系統(tǒng)的類型、計(jì)算機(jī)(CNC 裝置 )及傳動(dòng)方式的選擇等。 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位 /直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對(duì)于刀具移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削，可選用點(diǎn)位控制方式；如果要求工作臺(tái)或刀具沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有確定的函數(shù)關(guān)系，即連續(xù)控制系統(tǒng)應(yīng)具備控制刀具以給定速率沿加工路徑運(yùn)動(dòng)的功能。具 備這種控制能力的數(shù)控機(jī)床可以加工各種外形輪廓的零件，所以連續(xù)控制系統(tǒng)又稱為輪廓控制系統(tǒng)。在點(diǎn)位控制系統(tǒng)中不具備連續(xù)控制系統(tǒng)中才具有的軌跡計(jì)算裝置，而連續(xù)控 20 制系統(tǒng)中卻有點(diǎn)位系統(tǒng)的功能。 還有一些采用點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)車，不但要求工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)，還要求工作臺(tái)沿坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中切削工件。這種系統(tǒng)叫點(diǎn)位 /直線系統(tǒng)。其控制方法與點(diǎn)位系統(tǒng)十分相似，故有時(shí)也將這兩種系統(tǒng)統(tǒng)稱為點(diǎn)位控制系統(tǒng)。 由于普通車床 CA6150數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位，快速進(jìn)給，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，暫停，循環(huán)加工和螺紋加工等功能，故應(yīng)選用連續(xù)控制系 統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)中設(shè)有反饋電路，不帶檢測(cè)裝置，指令信號(hào)是單方向傳遞的。指令發(fā)出后不再反饋回來(lái)，故稱為開環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、容易掌握、調(diào)試和維修都比較簡(jiǎn)單。 閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋元件來(lái)檢測(cè)實(shí)際位移量，能補(bǔ)償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)系統(tǒng)造價(jià)高，結(jié)構(gòu)和調(diào)試復(fù)雜，多用于精度要求高的場(chǎng)合。 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同，不直接檢測(cè)工作臺(tái)的位置，而是用檢測(cè)元件測(cè)出驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角，再間接推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，也有反饋電路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。 普通車床 CA6150 數(shù)控 化改造在保證有一定加工精度前提下，從改造成本考慮應(yīng) 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)降低成本，加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開環(huán)控制系統(tǒng) 。 這主要是滾珠絲杠及支承方式的選擇，電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架選擇等等。 這主要是縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和 機(jī)床導(dǎo)軌的維護(hù)，一般采用貼塑導(dǎo)軌以減少摩擦力。機(jī)床電氣設(shè)計(jì)包括機(jī)床原理設(shè)計(jì)和 PLC梯 21 形圖設(shè)計(jì)等等。 根據(jù) CA6150 的要求，采用 8 位機(jī)。由于 MCS— 51 系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)和性價(jià)比高等特點(diǎn)，因此采用 MCS— 51 系列的 8031 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、 I/O 接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工命令和控制程序通過(guò)鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)等信息。 CA6150 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 最大加工直徑： 500mm。 最大加工長(zhǎng)度： 1000mm。 行程 ?？v向， 700mm；橫向， 200mm。 溜板及刀架重力：縱向 800N，橫向 600N。 刀架快移速度：縱向 ，橫向 。 最大進(jìn)給速度：縱向 ，橫向 m/min。 定位精度： 。 主電動(dòng)機(jī)功率： 。 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms。 重復(fù)定位精度： 程序輸入方式：增量值，絕對(duì)值通用。 控制坐標(biāo)數(shù)： 2。 脈沖當(dāng)量：縱向 、橫向 。 十一 具體改進(jìn)方案 進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控化改造的主要部件有：掛輪架、進(jìn)給箱、溜板箱、溜板、 22 刀架等?，F(xiàn)擬定以下改造方案： 掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動(dòng)軸處安裝光電脈沖編程器。 進(jìn)給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成。 絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠。滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾端原來(lái)裝軸承座部位。 溜板箱部分：全部拆除，在原來(lái)安裝滾珠絲杠的滾珠絲杠座，絲杠螺母固定在其上。在該處還可以安裝部分操作按鈕。 橫溜板部分：將原橫溜板中的滾珠絲杠、 螺母拆除，在該處安裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副，橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板箱后部并與滾珠絲杠連接。 刀架部分：拆除原刀架，在該處安裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成。 （ 1） 計(jì)算主切削力 Fz。 已知機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pm為 ，最大工件直徑 500mm，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 n=85r/min。在此轉(zhuǎn)速下，主軸具有最大扭矩和功率，刀具的切削速度為 u=π Dn/60000=179。 500179。 85/60000= 取機(jī)床 的機(jī)械效率η = Fz=1000η Pm/u=1000179。 179。 （ 2）計(jì)算各切削分力 走刀方向的切削分力 Fx和垂直走刀方向的切削力 Fy Fx==594N Fy==951N 23 （ 1）由公式計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 Fμ 。此時(shí)，導(dǎo)軌受到的垂向切削分力 Fv=Fz=2378N，橫向切削分力 Fc=Fx=594N 移動(dòng)部件的全